海泡石纤维基多孔吸附管的制备及在废液压油中脱色的应用

陈名祥

摘  要  以海泡石纤维为原料，添加3%甲基、2%甘油、3%PVA、5%低温无机烧结助剂，通过挤压成型制备了海泡石纤维基多孔吸附管，研究了烧成温度对制备试样的微观结构、平均孔径、孔隙率、纯水渗透通量和抗弯强度的影响。结果表明，经800 ℃、850 ℃、900 ℃保温2 h烧成制备的海泡石纤维基多孔吸附管试样具有良好的结构与性能，在900 ℃烧成2 h制备的试样孔隙率为35.4%，平均孔径为3.2 um，水通量为15.6 m3·m-2·h-1·bar-1，抗弯强度为30 MPa，制备的海泡石纤维基多孔吸附管在废液压油中脱色率达到98%。

关键词  海泡石纤维;多孔吸附管;渗透通量;烧成温度;脱色率

0  引  言

海泡石是一种富镁纤维状硅酸盐黏土矿物，海泡石纤维是一种天然矿物纤维，是海泡石矿物的纤维状变种，称之为α-海泡石，化学式为Mg8（H2O）4[Si6O16]2（OH）4·8H2O，资源丰富，从理论上讲， 其中SiO2含量一般在40%～60%之间，MgO含量经改性后可达40%以上，海泡石的内外比表面积总和可达900 m2/g。

海泡石较好的抗盐性能和耐高温性能使其作为钻井优质泥浆原料应用于石油钻井、地热钻井等方面。在涂料、催化、化肥、水处理、橡胶等工业方面，其经过提纯、超细加工、改性等一系列处理，可作为吸附剂、净化剂、除臭剂、补强剂、悬浮剂、触变剂、填充剂等。

1  实  验

1.1试样制备

实验原料为河北宏创海泡石纤维有限公司提供的改性富镁海泡石纤维，纤维长度为3～8 mm，直径为3～5 um。海泡石纤维为原料，添加3%甲基、2%甘油、3% PVA、5%低温无机粘结剂，通过练泥、陈腐、挤压成型制备了海泡石纤维基多孔吸附管，挤出压力为4.5～5 Mpa。试样经挤出成型后，覆盖保湿干燥24 h，后80 ℃强制干燥48 h，再以5 ℃/min升温速率烧成，试样分别在800 ℃、850 ℃、900 ℃烧成，并在最高温各保温2 h，自然冷却到室温（见图1、2）。

1.2试样检测仪器和表征（见表1）

2  结果与讨论

2.1海泡石纤维制品热分析（见图3）

2.2制品微观结构分析（见图4）

2.3气孔率和平均孔径

由表2数据可见，随着最高温度从800 ℃升高至900 ℃，制品气孔率逐步从39.3%降低至35.4%，造成海泡石纤维层间孔变大，平均孔径逐步增大，孔结构贯通性降低，平均孔径增大和孔曲折度降低，导致水渗透通量仍然明显增大 。

2.4纯水渗透通量和弯曲强度

由表3数据可见，随着最高温度从800 ℃升高至900 ℃，制品弯曲强度从11.2 MPa升高至30 MPa， 弯曲强度随温度升高、烧结致密度提高而增强。

结合海泡石纤维制品的化学组成可见，部分CaO、Fe2O3充当助烧剂，并适当引入了部分低温无机结合剂，在850 ℃以后形成共融物相，促进制品烧结达到一定致密度，这于图4所示的微观结构可见。

3  海泡石纤维多孔吸附管在废液压油中的脱色应用

3.1脫色率测试方法

废液压油色度较深，经过初步预处理，包括静置沉淀、过滤后，用石油醚稀进行一定倍数稀释，以石油醚作参比，用可见光分光光度计测定油品的脱色率。脱色率计算：F=（A0-A1）X100%/A0，F为脱色率，A0为废液压油的吸光度，A1为吸附后的油品吸光度。

3.2吸附管废液压油处理前后的效果（见图5）

3.3海泡石纤维多孔吸附管在废液压油中的脱色应用

海泡石作为一种层链状的硅酸盐矿物，结构中两层硅氧四面体中间夹一层镁氧八面体，形成Si：O=2∶1型的层状结构单元。其四硅氧面体层是连续的，层中活性氧指向周期性的形成Si-OH 基团。八面体层形成上下层相间排列的通道，通道的取向与纤维轴一致，允许水分子、金属阳离子、有机小分子等进入其中发生络合反应而产生吸附作用，故具有极强的脱色能力。

制备好的海泡石纤维多孔吸附管试样，在自制的设备上进行废液压油脱色实验，实验条件为：膜面流速1～3 m/s，温度20～35 0C，压差0.5～1.5 Mpa，油品渗透量可达到0.5～1 m3·m-2·h-1·bar-1，脱色率为98%以上，废油品可回收再利用。

4  结  论

以海泡石纤维为原料，添加3%甲基、2%甘油、3%PVA、5%低温无机粘结剂，通过挤压成型制备了海泡石纤维基多孔吸附管，研究了烧成温度对制备试样的微观结构、平均孔径、孔隙率、纯水渗透通量和抗弯强度的影响。结果表明，经800～900 ℃保温2 h烧成制备的海泡石纤维基多孔吸附管试样具有良好的结构与性能，在900 ℃烧成2 h制备的试样孔隙率为35.4%，平均孔径为3.2 um，水通量为15.6 m3·m-2·h-1·bar-1，抗弯强度为30 MPa，制备的海泡石纤维基多孔吸附管在废液压油中脱色率达到98%。

参 考 文 献

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Preparation of Sepiolite Fiber Based Porous Adsorption Tube and Its Application in Decoloration of Waste Hydraulic Oil

Chen Mingxiang

（Jiangsu Yixing Nonmetal Chemical Machinery Factory Co.， Ltd.， Dingshu Town， Yixing 214221）

Abstract  A sepiolite fiber-based porous adsorption tube was prepared by extrusion molding using sepiolite fiber as raw material， 3% methyl， 2% glycerol， 3% PVA， and 5% low-temperature inorganic binder. The effect of sintering temperature on the microstructure， average pore diameter， porosity， pure water permeation flux and bending strength of the prepared samples; The results show that the sepiolite fiber-based porous adsorption prepared by sintering at 800 ℃/850 ℃/900 ℃ for 2 h The tube sample has good structure and performance， and the porosity of the sample prepared at 900 °C for 2 h was 35.4%; the average pore size was 3.2 um， and the water flux was 15.6 m3·m-2·h-1·bar-1. The bending strength is 30 MPa. The prepared sepiolite fiber-based porous adsorption tube has a decolorization rate of 98% in waste hydraulic oil.

Key words  Sepiolite fiber; porous adsorption tube; permeation flux; firing temperature; decolorization rate